Obrábění kovů s použitím mazání
minimálním množstvím, což je ekologicky
výhodná, nákladově efektivní
technologie s nízkou spotřebou maziva,
je dalším posunem ve výrobním
procesu, jehož výhody s sebou nesou
nebývalé požadavky na nástroje pro
vysokorychlostní obrábění. Výrobce
řezných nástrojů Gühring oHG
důsledně používá technologii optimalizace
návrhu nástrojů pomocí počítače,
která má zajistit, že její vysokovýkonné
řezné nástroje pro rychlořezné
vrtání mají všechny významné vlastnosti,
aby mohly zvládat i ty nejnáročnější
výrobní podmínky.
PŘÍNOSY VÝZKUMU
Nízká spotřeba maziva při obrábění
spoří výrobní náklady, ale samo nekonvenční
mazání neudrží výrobce nástrojů
konkurenceschopným. Nezbytné
jsou vysokovýkonné nástroje splňující
dnešní požadavky progresivního
obrábění. Takže návrh nástroje musí
vzít v úvahu obráběný materiál, makro
a mikrogeometrii řezného nástroje
i povahu a funkci povrchové úpravy.
Gühring provádí základní výzkum
ve všech třech oblastech: vyrábí své
vlastní karbidové tyče, nástrojové
brusky a povlakové jednotky. K tomu
používá navrhování počítačem
(CAD), které simuluje různá možná
konstrukční řešení včetně nejhorších
možných podmínek. Výsledkem je
vývoj nástrojů s vysokou přesností
v krátkém čase a s menším počtem
zkoušek, než je tomu v případě konvenčního
navrhování nástroje.
Vývoj začíná návrhem osvědčeného
nástroje, výrobce pak vytvoří počítačový
model modifikované spirály vrtáku
a převede jej na model konečných
prvků. Na něm se mohou sledovat
analýzou konečných prvků (FEA) statické
vlastnosti a dynamické chování.
Síťový model pak umožňuje výpočet
napětí, namáhání a deformace.
MAXIMÁLNÍ ZVÝŠENÍ TOKU CHLADIVA
Důležitým faktorem pro životnost
nástroje je jeho odolnost vůči teplu, které
vzniká při vysokorychlostním obrábění.
Toto teplo lze z velké části snižovat
tokem chladiva. Jelikož je zvýšení rozměrů
obvyklých kruhových kanálků
u nástrojů malého průměru omezeno, firma
Gühring zjistila, že alternativou může
být kanálek se zakulaceným trojúhelníkovým
(čočkovitým) průřezem.
S použitím FEA hledal výrobce cestu,
jak zvýšit průřez kanálků, aniž by musel
ustoupit od mechanické stability nástrojů.
Optimální dimenze, které vzešly
z FEM výrobce nazval kanálek Trigon.
Vykazuje menší napětí v průřezu a menší
zkrut ve vzdálenosti 4D od řezné hrany
(obr. 3). Mechanické vlastnosti nástroje
zůstávají téměř stejné; tuhost a odolnost
proti ohybu se zmenšily jen mírně (o 10
% a méně), zatímco průřez chladícího
kanálku se zvýšil o více než 50 %.
KONSTRUKČNÍ ÚPRAVA
K ODSTRAŇOVÁNÍ TŘÍSEK
Nástroje pro vrtání hlubokých
děr firmy Gühring mají rozšířenou
drážku od špičky nástroje po stopku,
aby se třísky z místa řezu mohly
lépe odvádět (obr. 4). S použitím
FEM výrobce zjistil, že centrální
chladící kanálek s výstupy tvaru Y
do boků (obr. 5a) dává větší volnost
při návrhu profilu vrtáku než je
tomu v případě dvou spirálovitých
kanálků.
Protože zvětšení průřezu drážky snižuje
pevnost v ohybu nástroje, vrcholné
využití schopnosti vrtáku závisí na stabilních
obráběcích podmínkách. /av/
